Microreattore in acciaio inossidabile stampato 3D


I ricercatori internazionali stanno esplorando la creazione di microreattori in “microreattori semplici in acciaio inossidabile stampato 3D per l’analisi online della spettrometria di massa “. In questo studio, analizzano la funzionalità di un microreattore in acciaio inossidabile, utilizzando una domanda elettronica inversa di Diels-Alder e successiva reazione di Diels-Alder retro per il test.

Poiché solo un piccolo numero di reagenti è necessario per analizzare le reazioni chimiche con i dispositivi microfluidici, possono essere di valore inestimabile, specialmente quando un laboratorio non può disporre di finanziamenti estesi o quando tali reagenti non sono commercialmente disponibili. I microreattori sono spesso collegati con spettrometria di massa, spettroscopia NMR, cromatografia liquida e spettroscopia UV-Vis.

“La chimica del flusso consente l’uso di un metodo di rilevamento non distruttivo in serie con la spettrometria di massa”, affermano i ricercatori. “Il metodo spettrometrico di massa più comune utilizzato con i microreattori è la ionizzazione elettrospray – spettrometria di massa (ESI-MS), che è stata effettuata collegando il microreattore a una sorgente di ioni ESI commerciale o integrando una punta ESI con il reattore.”

Microreattore in acciaio inossidabile con punta ESI. (a) Modello 3D del microreattore e immagine a raggi X, (b) fotografia di un microreattore con una moneta da 1 euro per il confronto dimensionale, e (c) micrografia ottica di una sezione trasversale di un reattore con un design di canale simile a quello del microreattore in figura 2a-b.

Reattori miniaturizzati e microfluidica sono creati tramite microtecnologie, richiedendo entrambe le fasi di litografia e incollaggio. Può anche essere disponibile un solo set di chip, dal silicio al vetro, a un altro tipo di polimero. La stampa 3D è, naturalmente, anche una tecnologia emergente per la microfluidica; tuttavia, ci sono pochi prodotti in metallo.

Per i test nello studio, il team ha utilizzato uno strumento EOS. I canali sono stati creati con un profilo triangolare equilatero con un lato di 1,2 mm, insieme al volume determinato dal peso, dall’acqua e altro.

“Prima di tentare di utilizzare il microreattore in combinazione con uno spettrometro di massa, abbiamo determinato le velocità di flusso a cui è possibile ottenere l’elettrospray. Una miscela 80:20 di acetonitrile: acqua con 0,1% in volume di acido formico è stata pompata nel microreattore, che è stato collegato ad un alimentatore ad alta tensione. “

I tassi di flusso sono stati rilevati prima che altri potessero usare il microreattore, con i ricercatori che notano che ci sono molte limitazioni di ESI, affermando addirittura che generalmente non funziona molto bene con solventi costituiti da alto contenuto di sale.

Ecco alcuni importanti vantaggi:

Migliore controllo della temperatura
Tempi di miscelazione più brevi
Buon controllo della temperatura nel reattore
Basso volume di reagenti
Le tecniche di rilevamento analitico possono essere combinate con il rilevamento online
“Nonostante i problemi menzionati sopra, i semplici microreattori in acciaio inossidabile potrebbero già essere utili come dispositivi monouso in alcune applicazioni. Non sono perfettamente adatti per lo studio della cinetica e dei meccanismi di reazione a causa degli effetti di memoria causati dalle superfici ruvide nei canali, ma possono eseguire la stessa reazione ripetutamente o continuamente, specialmente con un canale di reazione molto più lungo e una struttura della punta meglio definita per ESI “, Hanno concluso i ricercatori.

“Il fatto che la fabbricazione del dispositivo non richieda lavori in camera bianca è un ulteriore vantaggio. Un altro vantaggio è il fatto che il dispositivo può essere facilmente adattato per soddisfare esigenze specifiche attraverso il processo di prototipazione rapida. Alcuni ricercatori possono anche trovare molto vantaggioso il fatto che i dispositivi sono fatti di un materiale meccanicamente robusto che può essere facilmente riscaldato a centinaia di gradi Celsius, per aumentare il tasso di reazioni. Per questi motivi prevediamo ulteriori ricerche per migliorare questi microreattori in acciaio inossidabile “.

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